電容式觸摸傳感器檢測(cè)通過(guò)閉合導(dǎo)電物體（例如手指）而發(fā)生的電極處的電容變化。電容的傳感方法有多種。本項(xiàng)目采用了電容表中使用的積分方法。電容Cx的變化非常小，約為1pF至10pF，但由于電容表已達(dá)到20fF的計(jì)數(shù)分辨率，因此可以輕松檢測(cè)到。根據(jù)原理，被檢測(cè)物體必須接地以形成 Cx 電路。然而，即使人體與地面隔離，它也能正常工作?？梢哉J(rèn)為是以下原因。

　　具有一定表面積的導(dǎo)電物體具有自電容。具體而言，C = 4πε 0 r，其中，球形時(shí)，ε 0為真空介電常數(shù)，r為半徑。人體大約有 根據(jù) ESD 測(cè)試人體模型，自電容為 100pF。與 Cx 相比，這已經(jīng)足夠大了。因此，即使人體沒(méi)有接地，也可以被認(rèn)為是接地導(dǎo)體。當(dāng)然設(shè)備也需要有地線或者相當(dāng)于人體的自電容。然而，它通過(guò)各種雜散電容與大地或人體耦合并形成Cx電路。
　　檢測(cè)器電極（觸摸區(qū)域）是一塊放置在 PCB 上的 10mm 方形銅板，并覆蓋有絕緣層（Kapton 膠帶）。檢測(cè)電路采用帶有 1M 歐姆上拉電阻的 ATtiny2313。正常狀態(tài)下的積分時(shí)間由上拉寄存器的值以及端口和電極上的雜散電容決定。當(dāng)用手指觸摸電極時(shí)，積分時(shí)間增加并且可以檢測(cè)到觸摸。實(shí)際的積分時(shí)間變成幾μs到幾十μs。
　　首先，校準(zhǔn)每個(gè)點(diǎn)（由于Cs得到參考時(shí)間），然后開(kāi)始以恒定周期掃描。當(dāng)積分時(shí)間增加并超過(guò)閾值時(shí)，判斷為“檢測(cè)到”。閾值需要有遲滯，否則半觸摸時(shí)輸出將不穩(wěn)定。每個(gè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間等于積分時(shí)間，因此可以非?？斓赝瓿?。
　　電容計(jì)通過(guò)模擬比較器和輸入捕捉功能以一個(gè)時(shí)鐘（100ns）的分辨率測(cè)量積分時(shí)間。然而，該功能并非在所有 I/O 引腳上都可用。為了在任何 I/O 引腳上實(shí)現(xiàn)觸摸傳感器，積分時(shí)間通過(guò)軟件輪詢來(lái)測(cè)量，分辨率變?yōu)?3 個(gè)時(shí)鐘（375ns）。正常狀態(tài)下計(jì)數(shù)次數(shù)在80次左右，對(duì)于觸摸開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。
　　結(jié)論
　　因此，我可以確認(rèn)電容式觸摸傳感器可以輕松地在通用微控制器上實(shí)現(xiàn)。為了保證良好的運(yùn)行，塑料覆蓋層的厚度可達(dá) 1 毫米（取決于介電常數(shù)）。當(dāng)ATtiny2313用于觸摸傳感器模塊時(shí)，它可以有15個(gè)觸摸板。本項(xiàng)目使用的控制程序僅供實(shí)驗(yàn)使用，并未在嘈雜、潮濕等骯臟環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，因此實(shí)際使用時(shí)可能需要任何抗噪聲算法。